Лисицын Д.В., Иванько Д.В., Пиль С.Ю.

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ШАХТНЫХ ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК КАРАГАНДИНСКОГО УГОЛЬНОГО БАССЕЙНА

Большинство скиповых подъёмных установок Карагандинского угольного бассейна оборудованы морально и физически устаревшим оборудованием, которое было разработано еще в 50-60 годах прошлого века. Все устаревшие скиповые установки, как правило, включают в себя асинхронный электродвигатель с фазным ротором и релейно-контакторную аппаратуру. Несмотря на неудовлетворительную управляемость, высокие тепловые потери в роторной цепи, этот тип привода в свое время являлся базовым из-за простоты схемы и дешевизны применяемого оборудования.

К примеру, на большинстве шахт УД АО «АрселорМиттал Темиртау» эксплуатируются скиповые подъемные установки с высоковольтными асинхронными электродвигателями с фазным ротором и резисторно-контакторными станциями управления

Упомянутый привод имеет существенные недостатки, которые заключаются в следующем:

- при разгоне, торможении и работе ШПМ на пониженной скорости расходуется значительная электроэнергия, идущая на нагрев роторных сопротивлений, нагрев электродвигателя и износ механических тормозов. Непроизводительно расходуемая электроэнергия повышает себестоимость продукции и снижает прибыль;

- асинхронный электропривод с роторной резисторно-контакторной станцией управления и динамическим торможением не обладает регулировочными качествами, необходимыми для ШПМ;

- асинхронный электропривод с пусковой резисторно-контакторной станцией потребляет из сети значительную реактивную мощность, которую необходимо оплачивать, либо компенсировать достаточно дорогими компенсаторами реактивной мощности.

Модернизация таких электроприводов путем замены пусковой роторной резисторно-контакторной станции управления и станции динамического торможения на рекуперативный частотно-регулируемый электропривод позволяет устранить все вышеперечисленные недостатки. Частотно-регулируемый электропривод устанавливается между ротором электродвигателя и высоковольтной питающей сетью. Пусковая резисторно-контакторная станция и станция динамического торможения сохраняются в работоспособном состоянии в горячем резерве. Частотно-регулируемый электропривод ШПМ обеспечивает:

- формирование с высокой точностью требуемой многопериодной диаграммы скорости подъемной машины независимо от изменения нагрузки;

- плавный разгон сосудов ШПМ за заданное время без потерь мощности в цепи ротора электродвигателя за счет возврата мощности скольжения ротора через преобразователь в питающую сеть;

- стабилизацию скорости сосудов ШПМ в периоды равномерного движения с точностью не хуже 1%;

- рекуперативное торможение с возвратом энергии движущихся масс в питающую сеть;

- замедление сосудов ШПМ за заданное время с формированием требуемого усилия любого знака;

- малое время замедления и высокую точность остановки ШПМ без применения механического тормоза, который включается только после полной остановки ШПМ;

- работу ШПМ на пониженных скоростях в режимах маневрирования, дотягивания, постановки на кулаки, движения в разгрузочных кривых, осмотра ствола шахты без непроизводительных потерь электроэнергии в роторной управляющей станции;

- компенсацию реактивной мощности, потребляемой асинхронными электродвигателями ШПМ, без применения дополнительных компенсаторов реактивной мощности.

За счет перечисленных выше достоинств частотно-регулируемый электропривод обеспечивает снижение потребления электроэнергии ШПМ более чем на 30% по сравнению с электроприводом на базе пусковой резисторно-контакторной станции только за счет снижения потребления электроэнергии в периоды разгона и замедления перед остановкой в статически уравновешенных шахтных подъемных установках.

В качестве частотно-регулируемого электропривода можно применить «ЭРАТОН-ФР» фирмы ЗАО «ЭРАСИБ». Электрическая схема силовых цепей шахтной подъемной машины с одним приводным электродвигателем и преобразователем частоты показана на рисунке 1.

Рисунок 1 - Электрическая схема силовых цепей ШПМ

В состав схемы входит распределительное устройство с двумя высоковольтными ячейками ВЯ1,ВЯ2 и комплектный электропривод с асинхронным электродвигателем с фазным ротором АДФР1, реверсором в статоре электродвигателя R1, согласующим трансформатором ТР1, преобразователем частоты «ЭРАТОН-ФР»-ХХХ-2 в роторе электродвигателя. Низковольтная коммутационная аппаратура и «синусные» фильтры электромагнитной совместимости входят в состав преобразователей частоты «ЭРАТОН-ФР». Контакторы НК1 и НК2 устанавливаются при сохранении пусковой резисторно-контакторной станции в качестве резервной при модернизации электропривода ШПМ и обеспечивают изменение структуры электропривода ШПМ за счет переключения всего двух контакторов.

Модернизацию ШПМ переменного тока с заменой пусковой резисторно-контакторной станции и станции динамического торможения на ЧРЭП «ЭРАТОН-ФР» можно производить на действующих установках без прекращения работы. Предварительно выполняется монтаж оборудования ЧРЭП «ЭРАТОН-ФР» на свободных площадях без остановки работающей ШПМ. После окончания монтажа в кратковременные паузы в работе ШПМ проводится настройка ЧРЭП «ЭРАТОН-ФР», после чего электропривод «ЭРАТОН-ФР» вводится в работу.

Актуальность модернизации шахтных подъемных установок Карагандинского угольного бассейна определяется возрастающими потребностями современного производства в наиболее энергоэкономичных системах электроприводов, которые могли бы обеспечить достаточное качество регулирования технологическим процессом.